Principio de funcionamiento de las líneas de comunicación de fibra óptica. Líneas de comunicación de fibra óptica. Un ejemplo de una solución típica para tender una línea de fibra.

Comunicación de fibra óptica

comunicación por fibra óptica- un tipo de telecomunicaciones por cable que utiliza radiación electromagnética del rango óptico (infrarrojo cercano) como portador de señales de información y cables de fibra óptica como sistemas de guía. Gracias a la alta frecuencia portadora y las amplias capacidades de multiplexación, el rendimiento de las líneas de fibra óptica es muchas veces mayor que el de todos los demás sistemas de comunicación y se puede medir en terabits por segundo. La baja atenuación de la luz en la fibra óptica permite el uso de comunicaciones de fibra óptica a distancias significativas sin el uso de amplificadores. Las comunicaciones de fibra óptica están libres de interferencias electromagnéticas y son de difícil acceso para usos no autorizados; técnicamente es extremadamente difícil interceptar subrepticiamente una señal transmitida a través de un cable óptico.

Base fisica

La comunicación por fibra óptica se basa en el fenómeno de la reflexión interna total de ondas electromagnéticas en la interfaz entre dieléctricos con diferentes índices de refracción. Una fibra óptica consta de dos elementos: el núcleo, que es la guía de luz directa, y el revestimiento. El índice de refracción del núcleo es ligeramente mayor que el índice de refracción del revestimiento, por lo que el haz de luz, al experimentar múltiples reflejos en la interfaz núcleo-revestimiento, se propaga en el núcleo sin salir de él.

Solicitud

Las comunicaciones por fibra óptica se utilizan cada vez más en todos los ámbitos, desde ordenadores y sistemas espaciales a bordo, aviones y barcos, hasta sistemas de transmisión de información a larga distancia, por ejemplo, la línea de comunicación por fibra óptica entre Europa occidental y Japón, de la que gran parte pasa por el territorio de Rusia. Además, está aumentando la longitud total de las líneas submarinas de comunicación de fibra óptica entre continentes.

ver también

• Canales de fuga de información transmitida a través de líneas de comunicación óptica.

Notas

Fundación Wikimedia. 2010.

• Líneas de comunicación de fibra óptica.
• Cable de fibra óptica

Vea qué es “Comunicación por fibra óptica” en otros diccionarios:

COMUNICACIÓN POR FIBRA ÓPTICA- Un tipo de telecomunicaciones por cable que utiliza radiación electromagnética del rango óptico (infrarrojo cercano) como portador de señales de información y cables de fibra óptica como sistemas de guía. Diccionario de términos comerciales.… … Diccionario de términos comerciales.

comunicación de fibra óptica- - [L.G. Sumenko. Diccionario inglés-ruso sobre tecnologías de la información. M.: Empresa estatal TsNIIS, 2003.] Temas tecnología de la información en general EN conexión de fibra ópticaFOComunicación por fibra óptica ...

Comunicaciones mundiales por fibra óptica.- - [L.G. Sumenko. Diccionario inglés-ruso sobre tecnologías de la información. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Temas tecnología de la información en general EN enlace de fibra óptica en todo el mundoBANDERA ... Guía del traductor técnico

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Comunicaciones de fibra óptica. está ganando rápidamente popularidad todos los días. Y, cabe señalar, no es en vano. Se basa en una fibra especial. Este enfoque le permite lograr un rendimiento excelente para transmitir información a largas distancias. El uso de este tipo de cables está totalmente justificado. El uso de elementos de fibra óptica tiene muchas ventajas.

Las principales ventajas de los elementos de fibra óptica incluyen:

• durabilidad;


• fortaleza;


• fiabilidad;


• resistencia a influencias mecánicas y externas;


• banda ancha;


• precio mínimo;


• peso ligero;


• dimensiones compactas;


• Resistencia a la interferencia de ondas electromagnéticas.

Esta lista puede continuar durante mucho tiempo, ya que la fibra óptica es verdaderamente el medio más perfecto para transmitir información.

Hay dos tipos: monomodo y multimodo. Ambos tienen los criterios más importantes: dispersión y atenuación. La propia fibra incluye un núcleo y un revestimiento. Es de destacar que difieren en el índice de refracción.

En cuanto a la propagación de ondas electromagnéticas en una fibra, una fibra monomodo tiene un diámetro de núcleo de fibra de aproximadamente 8 a 10 micrones. Este indicador es comparable a la longitud de onda. En multimodo, el diámetro es de 50 a 60 micrones, lo que permite propagar una gran cantidad de rayos.

Historia y características de las comunicaciones por fibra óptica.

Comunicaciones de fibra óptica.– un método popular y buscado para transmitir información.

A pesar de que esta tecnología se utiliza en el mercado moderno hace relativamente poco tiempo, su principio se remonta a 1840, cuando Daniel Colladon y Jacques Babinette demostraron su experimento. Este principio era que la dirección del haz de luz se cambiaba mediante refracción.

Sin embargo, el método comenzó a utilizarse activamente en esta área ya en el siglo XX.

Este tipo de comunicación tiene muchas ventajas, a saber:

• baja atenuación de la señal;


• disponibilidad de protección contra acceso no autorizado;


• realizar funciones dieléctricas;


• larga vida útil, etc.

Debido al hecho de que la tasa de atenuación de la señal es relativamente pequeña, es posible construir un sistema de hasta 100 km o más. A su vez, la naturaleza de banda ancha de la fibra permite transmitir información a lo largo de dicha línea a una velocidad enorme. Normalmente puede variar hasta 1 Tbit por segundo. A pesar de que el coste de la soldadura y de los elementos individuales del sistema es elevado, la construcción de este tipo de conexión está bastante justificada. Su uso es garantía de una señal de alta calidad sin interferencias ni distorsiones.

Más beneficios de la comunicación por fibra óptica

Las comunicaciones por fibra óptica se utilizan ampliamente para transmitir información. La comunicación por fibra óptica tiene una serie de características únicas que determinan su popularidad.

Este tipo de comunicación apareció en 1840 después de la demostración de un experimento sobre la modificación de un haz de luz mediante refracción. Sin embargo, este tipo sólo ha comenzado a utilizarse activamente recientemente.

Hay una gran cantidad de ellos. Esto es directamente:

1. Banda ancha. Al utilizar dicha fibra, la información se puede transmitir a alta velocidad. Varía hasta 1 Tbit por segundo. Este indicador se debe a la frecuencia portadora extremadamente alta.


2. Precio pagable. Estas fibras tienen un precio razonable, lo que permite su uso para muchos fines.


3. Baja atenuación de señal. Este criterio permite construir líneas de comunicación de longitud considerable. Puede variar hasta 100 km y más.


4. Largo período de servicio. Este tipo de línea, como muestra la práctica, puede funcionar perfectamente durante al menos un cuarto de siglo.


5. Resistencia a las interferencias. Esto evita la degradación y distorsión de la calidad de la señal.


6. Disponibilidad de protección contra el acceso de terceros no autorizados. Prácticamente no hay forma de interceptar la información transmitida a través de este tipo de comunicación sin destruir el cable principal.


7. Seguridad. La fibra óptica es el mismo dieléctrico. Por lo tanto, aumenta significativamente la seguridad contra incendios y explosiones de todo el sistema. Esto es especialmente cierto en empresas que operan en entornos de alto riesgo.

Estas son las principales ventajas de este tipo de líneas. Gracias a esto, se logra un alto rendimiento y una excelente calidad de la señal transmitida.

¿Qué está incluido en la comunicación por fibra óptica?

Las líneas de fibra óptica son un sistema completo que incluye una serie de dispositivos.

Los principales incluyen los siguientes dispositivos:

• receptor;


• transmisor;


• preamplificador;


• un microcircuito diseñado para sincronizar y restaurar información;


• bloque de código de conversión a paralelo y el propio convertidor;


• modelador láser;


• cable.

Hoy en día existen dos tipos de fibra. Estos son monomodo y multimodo. Ya por su nombre queda claro el principio de funcionamiento.

Si en el primero se propaga solo un haz, en el segundo hay muchos. Esto se debe directamente al índice de refracción. En fibra monomodo es igual a la longitud de onda de la luz y en fibra multimodo es ligeramente más larga.

Vale la pena señalar que ambos tipos se caracterizan por dos indicadores importantes: dispersión y atenuación.

Mantenimiento de líneas de comunicación de fibra óptica.

Las líneas de comunicación de fibra óptica son muy populares. esto se debe directamente a sus capacidades y características.

El mantenimiento de las líneas de comunicación de fibra óptica debe realizarse periódicamente para evitar diversos errores, distorsiones en las señales transmitidas y averías.

Cabe destacar que este tipo de operación debe confiarse únicamente a artesanos profesionales. Esto garantiza la eliminación completa de imprecisiones. Además, estas operaciones pueden prolongar significativamente la vida útil tanto de los elementos individuales como de todo el sistema.

La transmisión de información siempre es relevante. Para que la retransmisión se realice de la manera más eficiente posible, se deben seleccionar dispositivos potentes y productivos. Antes de poner en marcha el equipo, se debe configurar de acuerdo con los parámetros requeridos.

Hoy en día, para este tipo de sistemas es importante utilizar líneas de comunicación de fibra óptica. El uso de tales elementos tiene muchas ventajas.

Un sistema de este tipo consta de objetos activos y pasivos, así como de cables de fibra óptica que funcionan, por regla general, en el rango de infrarrojos. Principalmente a tu vecino.

La fibra óptica es, con diferencia, el medio más avanzado utilizado para transmitir información.

Entre la gran cantidad de sus ventajas, cabe destacar las más importantes. Este:

• Precio pagable;
• banda ancha;
• compacidad;
• facilidad;
• baja atenuación de la señal en la fibra;
• Resistencia a las interferencias electromagnéticas.

Para los sistemas de transmisión de información, el último criterio es el más importante. Así, la señal llega sin distorsión a lo largo de todo su camino de propagación.

Pero estos elementos no están exentos de inconvenientes. En primer lugar, la necesidad de contar con equipos activos potentes a la hora de crear todo el sistema.

La segunda desventaja es que la instalación de fibra óptica se realiza únicamente mediante el uso de equipos de precisión. Este tipo de equipo es bastante caro.

Otra desventaja es el elevado coste de corrección de averías. Sin embargo, en comparación con la gran cantidad de ventajas y características funcionales, estas desventajas pasan a un segundo plano y son completamente insignificantes.

También cabe señalar que dicha fibra se puede utilizar en dos variedades: monomodo y multimodo. Este nombre se debe directamente a las variaciones en la propagación de la radiación en el mismo.

Empresas que realizan mantenimiento de líneas de comunicación de fibra óptica en la exposición

El complejo internacional ruso Expocentre Fairgrounds acoge tradicionalmente una gran cantidad de eventos industriales y temáticos. Uno de ellos - exposición "Comunicación".

En el marco del proyecto, los expositores tienen la excelente oportunidad de asistir a un programa de negocios, adquirir experiencia, familiarizarse con las innovaciones en esta área y estudiar el estado actual de la industria.

La exposición está estructurada en salones, lo que proporciona una gran comodidad a los participantes. Una de las áreas es el mantenimiento de líneas de comunicación de fibra óptica. Aquí los representantes de este segmento pueden aprender los principios y métodos básicos que pueden mejorar la situación.

Ejemplos de comunicaciones por fibra óptica y sus ventajas en la exposición.

No basta con conocer las ventajas de las comunicaciones por fibra óptica. Es importante poder aplicarlos correctamente en la práctica, lo que garantizará de la máxima calidad señal transmitida. Es por ello que se realizan eventos temáticos y sectoriales.

Uno de ellos es exposición "Comunicación", que tradicionalmente reúne a figuras destacadas y representantes de la industria bajo el mismo techo del complejo internacional Expocentre Fairgrounds.

La celebración de un evento a escala internacional tiene un impacto significativo en el desarrollo de la industria en su conjunto.

Exposición internacional "Comunicación" Desde hace muchos años atrae la atención de los representantes de esta industria.

La exposición es de gran importancia ya que contribuye a:

• desarrollo de toda la industria a nivel internacional;


• lanzar nuevos productos al mercado mundial;


• implementación de innovaciones en la producción;


• intercambio de experiencias y conocimientos;


• aumento de la competitividad;


• estudiando las principales direcciones del mercado.

Cada año, figuras destacadas y representantes del segmento se reúnen dentro de los muros del Recinto Ferial Expocentre para demostrar los desarrollos y logros existentes. Aquí podrá asistir a diversas conferencias y simposios donde se discuten las áreas más importantes, en particular las comunicaciones por fibra óptica.

Lea nuestros otros artículos:

¿Es fibra óptica? Instituto de Investigación de Comunicaciones (FOCL): un sistema basado en un cable de fibra óptica, diseñado para transmitir información en el rango óptico (luz). De acuerdo con GOST 26599-85, el término FOCL ha sido reemplazado por FOLP (línea de transmisión de fibra óptica), pero en el uso práctico diario el término FOCL todavía se usa, por lo que en este artículo nos ceñiremos a él.

Las líneas de comunicación FOCL (si se instalan correctamente) en comparación con todos los sistemas de cable se distinguen por una confiabilidad muy alta, una calidad de comunicación excelente, un ancho de banda amplio, una longitud significativamente mayor sin amplificación y casi un 100% de inmunidad a las interferencias electromagnéticas. El sistema se basa tecnología de fibra óptica– la luz se utiliza como portador de información; no importa el tipo de información transmitida (analógica o digital). El trabajo utiliza principalmente luz infrarroja, siendo el medio de transmisión fibra de vidrio.

Alcance de las líneas de comunicación de fibra óptica.

El cable de fibra óptica se ha utilizado para comunicaciones y transferencia de información durante más de 40 años, pero debido a su alto costo, se ha generalizado hace relativamente poco tiempo. El desarrollo de la tecnología ha permitido abaratar la producción y hacer más asequible el coste del cable, y sus características técnicas y ventajas frente a otros materiales amortizan rápidamente todos los costes incurridos.

Actualmente, cuando una instalación utiliza a la vez un complejo de sistemas de baja corriente (red informática, sistema de control de acceso, videovigilancia, seguridad y alarma contra incendios, seguridad perimetral, televisión, etc.), es imposible prescindir del uso de fibra. -líneas de comunicación óptica. Sólo el uso de cable de fibra óptica permite utilizar todos estos sistemas simultáneamente, asegura un correcto funcionamiento estable y el desempeño de sus funciones.

FOCL se utiliza cada vez más como sistema fundamental en el desarrollo y la instalación, especialmente en edificios de varios pisos, edificios de larga duración y cuando se combinan un grupo de objetos. Sólo los cables de fibra óptica pueden proporcionar el volumen y la velocidad adecuados de transferencia de información. Los tres subsistemas se pueden implementar sobre la base de fibra óptica; en el subsistema de troncales internos, los cables ópticos se utilizan con la misma frecuencia con cables de par trenzado, y en el subsistema de troncales externos desempeñan un papel dominante. Hay cables de fibra óptica para exteriores (cables exteriores) e internos (cables interiores), así como cables de conexión para comunicaciones de cableado horizontal, equipamiento de lugares de trabajo individuales y conexión de edificios.

A pesar del coste relativamente elevado, el uso de fibra óptica está cada vez más justificado y se utiliza cada vez más.

Ventajas líneas de comunicación de fibra óptica (FOCL)) antes de la transmisión tradicional “metálica” significa:

• Amplio ancho de banda;
• Atenuación de señal insignificante, por ejemplo, para una señal de 10 MHz será de 1,5 dB/km frente a 30 dB/km para el cable coaxial RG6;
• Se excluye la posibilidad de “bucles de tierra”, ya que la fibra óptica es un dieléctrico y crea un aislamiento eléctrico (galvánico) entre los extremos transmisor y receptor de la línea;
• Alta confiabilidad del entorno óptico: las fibras ópticas no se oxidan, no se mojan y no están sujetas a influencias electromagnéticas.
• No causa interferencias en cables adyacentes ni en otros cables de fibra óptica, ya que el portador de la señal es ligero y permanece completamente dentro del cable de fibra óptica;
• La fibra de vidrio es completamente insensible a las señales externas y a las interferencias electromagnéticas (EMI), sin importar en qué fuente de alimentación pase el cable (110 V, 240 V, 10.000 V CA) o muy cerca de un transmisor de megavatios. La caída de un rayo a una distancia de 1 cm del cable no producirá ninguna interferencia y no afectará el funcionamiento del sistema;
• Seguridad de la información: la información se transmite a través de fibra óptica "de un punto a otro" y sólo puede ser escuchada o modificada interfiriendo físicamente con la línea de transmisión.
• El cable de fibra óptica es más liviano y más pequeño; es más conveniente y más fácil de instalar que un cable eléctrico del mismo diámetro;
• No es posible realizar una derivación del cable sin perjudicar la calidad de la señal. Cualquier manipulación del sistema se detecta inmediatamente en el extremo receptor de la línea, esto es especialmente importante para los sistemas de seguridad y videovigilancia;
• Seguridad contra incendios y explosiones al cambiar los parámetros físicos y químicos.

• El costo del cable disminuye cada día, su calidad y capacidades comienzan a prevalecer sobre los costos de construcción de líneas de fibra óptica de baja corriente.

No existen soluciones ideales y perfectas, como cualquier sistema, las líneas de comunicación de fibra óptica tienen sus inconvenientes:

• Fragilidad de la fibra de vidrio: si el cable está muy doblado, las fibras pueden romperse o enturbiarse debido a la aparición de microfisuras. Para eliminar y minimizar estos riesgos se utilizan estructuras y trenzas de refuerzo de cables. Al instalar el cable, es necesario seguir las recomendaciones del fabricante (donde, en particular, está estandarizado el radio de curvatura mínimo permitido);
• La complejidad de la conexión en caso de rotura requiere una herramienta especial y las calificaciones del ejecutante;
• Tecnología de fabricación compleja tanto de la propia fibra como de los componentes del enlace de fibra óptica;
• Complejidad de la conversión de señales (en equipos de interfaz);
• Costo relativamente alto de los equipos terminales ópticos. Sin embargo, el equipamiento es caro en términos absolutos. La relación precio-ancho de banda de las líneas de fibra óptica es mejor que la de otros sistemas;
• Enturbiamiento de la fibra debido a la exposición a la radiación (sin embargo, existen fibras dopadas con alta resistencia a la radiación).

La instalación de sistemas de comunicación por fibra óptica requiere un nivel adecuado de cualificación por parte del contratista, ya que la terminación de los cables se realiza con herramientas especiales, con especial precisión y habilidad, a diferencia de otros medios de transmisión. Los ajustes para el enrutamiento y la conmutación de señales requieren calificaciones y habilidades especiales, por lo que no debe ahorrar dinero en esta área y tener miedo de pagar de más a los profesionales; eliminar las fallas en el sistema y las consecuencias de una instalación incorrecta del cable costará más.

Principio de funcionamiento del cable de fibra óptica.

La idea misma de transmitir información mediante luz, sin mencionar el principio físico de funcionamiento, no está del todo clara para la mayoría de la gente corriente. No profundizaremos en este tema, pero intentaremos explicar el mecanismo básico de acción de la fibra óptica y justificar indicadores de rendimiento tan altos.

El concepto de fibra óptica se basa en las leyes fundamentales de reflexión y refracción de la luz. Gracias a su diseño, la fibra de vidrio puede retener los rayos de luz dentro de la guía de luz y evitar que “atraviesen las paredes” cuando transmiten una señal a lo largo de muchos kilómetros. Además, no es ningún secreto que la velocidad de la luz es mayor.

La fibra óptica se basa en el efecto de la refracción en el ángulo máximo de incidencia, donde se produce la reflexión total. Este fenómeno ocurre cuando un rayo de luz sale de un medio denso y entra en un medio menos denso con un cierto ángulo. Por ejemplo, imaginemos una superficie de agua absolutamente inmóvil. El observador mira desde debajo del agua y cambia su ángulo de visión. En cierto punto, el ángulo de visión se vuelve tal que el observador no podrá ver los objetos ubicados sobre la superficie del agua. Este ángulo se llama ángulo de reflexión total. En este ángulo, el observador sólo verá objetos bajo el agua, le parecerá como si se estuviera mirando en un espejo.

El núcleo interno de un cable de fibra óptica tiene un índice de refracción mayor que la funda y se produce el efecto de reflexión total. Por esta razón, un rayo de luz que atraviesa el núcleo interno no puede ir más allá de sus límites.

Existen varios tipos de cables de fibra óptica:

• Con un perfil escalonado, la opción típica y más barata, la distribución de la luz se produce en "escalones" y el pulso de entrada se deforma debido a las diferentes longitudes de las trayectorias de los rayos de luz.
• Con un perfil suave "multimodo": los rayos de luz se propagan a velocidades aproximadamente iguales en "ondas", la longitud de sus trayectorias está equilibrada, lo que permite mejorar las características del pulso;
• La fibra de vidrio monomodo es la opción más cara, permite estirar los haces en línea recta y las características de transmisión de impulsos se vuelven casi perfectas.

El cable de fibra óptica sigue siendo más caro que otros materiales, su instalación y terminación es más complicada y requiere de personal cualificado, pero el futuro de la transmisión de información pasa sin duda por el desarrollo de estas tecnologías y este proceso es irreversible.

La línea de fibra óptica incluye componentes activos y pasivos. En el extremo transmisor del cable de fibra óptica se encuentra un LED o un diodo láser, cuya radiación es modulada por la señal transmisora. En relación con la videovigilancia, esta será una señal de video, para la transmisión de señales digitales se conserva la lógica. Durante la transmisión, el diodo infrarrojo se modula en brillo y pulsa según las variaciones de la señal. Para recibir y convertir una señal óptica en una señal eléctrica, generalmente se ubica un fotodetector en el extremo receptor.

Los componentes activos incluyen multiplexores, regeneradores, amplificadores, láseres, fotodiodos y moduladores.

multiplexor– combina múltiples señales en una, por lo que se puede usar un solo cable de fibra óptica para transmitir múltiples señales en tiempo real simultáneamente. Estos dispositivos son indispensables en sistemas con un número de cables insuficiente o limitado.

Existen varios tipos de multiplexores, se diferencian en su especificaciones técnicas, funciones y áreas de aplicación:

• división espectral (WDM): los dispositivos más simples y económicos, transmiten señales ópticas de una o más fuentes que operan en diferentes longitudes de onda a través de un cable;
• Modulación de frecuencia y multiplexación por división de frecuencia (FM-FDM): los dispositivos son bastante inmunes al ruido y la distorsión, con buenas caracteristicas y circuitos de mediana complejidad, cuentan con 4,8 y 16 canales, óptimos para videovigilancia.
• Modulación de amplitud con banda lateral parcialmente suprimida (AVSB-FDM): con optoelectrónica de alta calidad, le permiten transmitir hasta 80 canales, óptimo para televisión de abonado, pero costoso para videovigilancia;
• Modulación de código de pulso (PCM - FDM): un dispositivo costoso, completamente digital, utilizado para la distribución de video digital y videovigilancia;

En la práctica, a menudo se utilizan combinaciones de estos métodos. Un regenerador es un dispositivo que restaura la forma de un pulso óptico que, al propagarse a lo largo de la fibra, sufre distorsión. Los regeneradores pueden ser puramente ópticos o eléctricos, que convierten una señal óptica en una señal eléctrica, la restauran y luego la vuelven a convertir en óptica.

Amplificador- amplifica la potencia de la señal al nivel de voltaje requerido, puede ser óptico y eléctrico, realiza la conversión de señales óptico-electrónicas y electrónicas-ópticas.

LED y láseres- fuente de radiación óptica coherente monocromática (luz para cable). Para sistemas con modulación directa, realiza simultáneamente las funciones de un modulador que convierte una señal eléctrica en óptica.

Fotodetector(Fotodiodo): dispositivo que recibe una señal en el otro extremo de un cable de fibra óptica y realiza una conversión de señal optoelectrónica.

Modulador- un dispositivo que modula una onda óptica que transporta información según la ley de una señal eléctrica. En la mayoría de los sistemas, esta función la realiza un láser, pero en los sistemas con modulación indirecta se utilizan dispositivos separados para este fin.

Los componentes pasivos de las líneas de fibra óptica incluyen:

Cable de fibra óptica – Actúa como medio para la transmisión de señales. La funda exterior del cable puede estar fabricada de varios materiales: cloruro de polivinilo, polietileno, polipropileno, teflón y otros materiales. Un cable óptico puede tener varios tipos de armadura y capas protectoras específicas (por ejemplo, pequeñas agujas de vidrio para proteger contra roedores). Por diseño puede ser:

Acoplamiento óptico- un dispositivo utilizado para conectar dos o más cables ópticos.

Cruz óptica- un dispositivo diseñado para terminar un cable óptico y conectarle equipos activos.

Picos– destinado al empalme permanente o semipermanente de fibras;

Conectores– volver a conectar o desconectar el cable;

Acopladores– dispositivos que distribuyen la potencia óptica de varias fibras en una;

interruptores– dispositivos que redistribuyen señales ópticas bajo control manual o electrónico

Instalación de líneas de comunicación de fibra óptica, sus características y procedimiento.

La fibra de vidrio es un material muy resistente pero quebradizo, aunque gracias a su capa protectora se puede tratar casi como si fuera eléctrico. Sin embargo, al instalar el cable, debe cumplir con los requisitos de los fabricantes para:

• “Alargamiento máximo” y “fuerza máxima de rotura”, expresados ​​en newtons (alrededor de 1000 N o 1 kN). En un cable óptico, la mayor parte de la tensión recae sobre la estructura resistente (plástico reforzado, acero, Kevlar o una combinación de estos). Cada tipo de estructura tiene sus propias características individuales y grado de protección; si la tensión excede el nivel especificado, la fibra óptica puede dañarse.
• “Radio de curvatura mínimo”: haga las curvas más suaves, evite las curvas cerradas.
• “Resistencia mecánica”, se expresa en N/m (newtons/metros): protección del cable contra tensiones físicas (puede ser pisado o incluso atropellado por vehículos). Hay que tener mucho cuidado y asegurar especialmente las intersecciones y conexiones. , la carga aumenta mucho debido a la pequeña área de contacto.

El cable óptico generalmente se suministra enrollado en tambores de madera con una capa protectora de plástico duradera o tiras de madera alrededor de la circunferencia. Las capas exteriores del cable son las más vulnerables, por lo que durante la instalación es necesario recordar el peso del tambor, protegerlo de golpes y caídas y tomar medidas de seguridad durante el almacenamiento. Lo mejor es guardar los tambores en posición horizontal, pero si aún están en posición vertical, sus bordes (bordes) deben tocarse.

Procedimiento y características de instalación de cable de fibra óptica:

1. Antes de la instalación, es necesario inspeccionar los tambores de cable en busca de daños, abolladuras y rayones. Si existe alguna sospecha, es mejor dejar inmediatamente a un lado el cable para un posterior examen detallado o rechazo. Se puede comprobar la continuidad de la fibra en trozos cortos (menos de 2 km) utilizando cualquier linterna. El cable de fibra para transmisión de infrarrojos transmite igual de bien la luz normal.
2. A continuación, examine la ruta en busca de posibles problemas (esquinas cerradas, canales de cable obstruidos, etc.) y, si los hubiera, realice cambios en la ruta para minimizar los riesgos.
3. Distribuya el cable a lo largo del recorrido de tal manera que los puntos de conexión y los puntos de conexión para amplificadores estén en lugares accesibles, pero protegidos de factores adversos. Es importante que en futuras conexiones queden suficientes reservas de cable. Los extremos abiertos del cable deben protegerse con tapas impermeables. Las tuberías se utilizan para minimizar la tensión de flexión y los daños causados ​​por el tráfico. Se deja una parte del cable en ambos extremos de la línea de cable; su longitud depende de la configuración planificada).
4. Al tender un cable bajo tierra, se protege adicionalmente contra daños en los puntos de carga locales, como el contacto con material de relleno heterogéneo y los desniveles de la zanja. Para ello, el cable en la zanja se coloca sobre una capa de arena de 50-150 cm y se cubre con la misma capa de arena de 50-150 cm. El fondo de la zanja debe ser plano, sin protuberancias, al enterrar piedras que puede dañar el cable y debe retirarse. Cabe señalar que el daño al cable puede ocurrir tanto inmediatamente como durante la operación (después de rellenar el cable), por ejemplo, debido a una presión constante; una piedra no quitada puede empujar gradualmente el cable. El trabajo de diagnóstico, búsqueda y eliminación de averías en un cable ya enterrado costará mucho más que la precisión y el cumplimiento de las precauciones durante la instalación. La profundidad de la zanja depende del tipo de suelo y de la carga superficial esperada. En roca dura la profundidad será de 30 cm, en roca blanda o bajo carretera de 1 m, la profundidad recomendada es de 40-60 cm, con un espesor de lecho de arena de 10 a 30 cm.
5. El método más común es tender el cable en una zanja o bandeja directamente desde el tambor. Al instalar líneas muy largas, el tambor se coloca en el vehículo, a medida que la máquina se mueve, el cable se coloca en su lugar, no hay necesidad de apresurarse, el ritmo y orden de desenrollado del tambor se ajusta manualmente.
6. Al tender el cable en una bandeja, lo más importante es no exceder el radio de curvatura crítico y la carga mecánica. El cable debe tenderse en un plano, no crear puntos de carga concentrada, evitar ángulos agudos, presiones e intersecciones con otros cables y rutas en la ruta, y no doblar el cable.
7. Tirar del cable de fibra óptica a través de conductos es similar a tirar del cable convencional, pero no utiliza fuerza física excesiva ni viola las especificaciones del fabricante. Al utilizar grapas, recuerde que la carga no debe recaer sobre la funda exterior del cable, sino sobre la estructura eléctrica. Para reducir la fricción se puede utilizar talco o poliestireno granulado, para el uso de otros lubricantes consultar con el fabricante.
8. En los casos en que el cable ya cuente con un sello en el extremo, al instalar el cable se debe tener especial cuidado de no dañar los conectores, contaminarlos o someterlos a una carga excesiva en la zona de conexión.
9. Después de la instalación, el cable en la bandeja se asegura con bridas de nailon; no debe deslizarse ni combarse. Si las características de la superficie no permiten el uso de fijaciones especiales para cables, se acepta el uso de abrazaderas, pero con extrema precaución para no dañar el cable. Se recomienda utilizar abrazaderas con una capa protectora de plástico, se debe utilizar una abrazadera separada para cada cable y en ningún caso se deben atar varios cables entre sí. Es mejor dejar un poco de holgura entre los extremos de la fijación del cable en lugar de tensarlo, ya que de lo contrario reaccionará mal a las fluctuaciones de temperatura y a las vibraciones.
10. Si la fibra óptica se daña durante la instalación, marcar la zona y dejar suficiente suministro de cable para posteriores empalmes.

En principio, tender un cable de fibra óptica no es muy diferente de instalar un cable normal. Si sigue todas las recomendaciones que le hemos indicado, no habrá problemas durante la instalación y el funcionamiento y su sistema funcionará durante mucho tiempo, de manera eficiente y confiable.

Un ejemplo de una solución típica para tender una línea de fibra óptica.

La tarea consiste en organizar un sistema de comunicación de fibra óptica entre dos edificios separados: un edificio de producción y un edificio administrativo. La distancia entre edificios es de 500 m.

Presupuesto para instalación de sistema de comunicación por fibra óptica.

No.	Nombre del equipo, materiales, trabajo.	Unidad de-yo	Cantidad	Precio por uno.	Cantidad, en rublos.
I.	Equipos del sistema FOCL, que incluyen:				25 783
1.1.	Pared óptica cruzada (SHKON) 8 puertos	ORDENADOR PERSONAL.	2	2600	5200
1.2.	Convertidor de medios 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550 nm	ORDENADOR PERSONAL.	2	2655	5310
1.3.	Acoplamiento óptico mediante paso	ORDENADOR PERSONAL.	3	3420	10260
1.4.	Caja de conmutación 600x400	ORDENADOR PERSONAL.	2	2507	5013
II.	Rutas de cables y materiales del sistema de comunicación de fibra óptica, incluyendo:				25 000
2.1.	Cable óptico con cable externo 6 kN, módulo central, 4 fibras, monomodo G.652.	metro.	200	41	8200
2.2.	Cable óptico con cable de soporte interno, módulo central, 4 fibras, monomodo G.652.	metro.	300	36	10800
2.3.	Otros consumibles (conectores, tornillos, tacos, cinta aislante, sujetadores, etc.)	colocar	1	6000	6000
III.	COSTO TOTAL DE EQUIPOS Y MATERIALES (ítem I+ítem II)				50 783
IV.	Costos de transporte y adquisiciones, 10% *partida III				5078
v.	Trabajos de instalación y conmutación de equipos, que incluyen:				111 160
5.1.	instalación de pancartas	unidades	4	8000	32000
5.2.	Cableado	metro.	500	75	37500
5.3.	Instalación y soldadura de conectores.	unidades	32	880	28160
5.4.	Instalación de equipos de conmutación.	unidades	9	1500	13500
VI.	TOTAL ESTIMADO (ítem III+ítem IV+ítem V)				167 021

Explicaciones y comentarios:

1. La longitud total del recorrido es de 500 m, incluyendo:
   • desde la valla hasta el edificio de producción y el edificio administrativo hay 100 m cada uno (200 m en total);
   • a lo largo de la valla entre edificios 300 m.
2. Se realiza la instalación del cable. método abierto, incluido:
   • desde los edificios hasta la valla (200 m) por vía aérea (transporte) utilizando materiales especializados para el tendido de líneas de fibra óptica;
   • entre edificios (300 m) a lo largo de una valla de losas de hormigón armado, el cable se fija en el centro de la valla mediante clips metálicos.
3. Para organizar las líneas de comunicación de fibra óptica, se utiliza un cable blindado autoportante especializado (cable incorporado).

Las líneas de fibra óptica se denominan líneas diseñadas para transmitir información en el rango óptico. Según la Oficina de Información Soviética, a finales de los años 80, la tasa de crecimiento del uso de líneas de fibra óptica era del 40%. Los expertos de la Unión supusieron que algunos países abandonarían por completo los núcleos de cobre. El congreso decidió aumentar en un 25% el volumen de líneas de comunicación para el XII Plan Quinquenal. El decimotercero, también destinado al desarrollo de la fibra óptica, vio el colapso de la URSS, el primero operadores móviles. Por cierto, la previsión de los expertos sobre la creciente necesidad de personal cualificado fracasó...

Principio de operación

¿Cuáles son las razones del fuerte aumento de la popularidad de las señales de alta frecuencia? Los libros de texto modernos mencionan la reducción de la necesidad de regeneración de señal, el costo y el aumento de la capacidad del canal. Los ingenieros soviéticos lo descubrieron, razonando de otra manera: los cables de cobre, las armaduras y las pantallas representan el 50% de la producción mundial de cobre y el 25% de la de plomo. Un hecho insuficientemente conocido se convirtió en el motivo principal del abandono por parte de los patrocinadores de Nikola Tesla del proyecto de la Torre Wardenclyffe (el nombre recibió el apellido del filántropo que donó el terreno). Un famoso científico serbio quiso transmitir información y energía de forma inalámbrica, lo que asustó a muchos propietarios locales de fundiciones de cobre. 80 años después, el panorama ha cambiado radicalmente: la gente se ha dado cuenta de la necesidad de conservar los metales no ferrosos.

El material utilizado para fabricar la fibra es... vidrio. Un silicato ordinario, aromatizado con una buena cantidad de polímeros modificadores de propiedades. Los libros de texto soviéticos, además de las razones indicadas de la popularidad de la nueva tecnología, nombran:

1. Baja atenuación de la señal, lo que provocó una reducción en la necesidad de regeneración.
2. Sin chispas, por lo tanto seguridad contra incendios, cero riesgo de explosión.
3. Sin cortocircuitos y requisitos de mantenimiento reducidos.
4. Insensible a las interferencias electromagnéticas.
5. Peso reducido, dimensiones relativamente pequeñas.

Inicialmente, se suponía que las líneas de fibra óptica conectarían grandes carreteras: entre ciudades, suburbios y centrales telefónicas automáticas. Los expertos de la URSS calificaron la revolución del cable como similar a la llegada de la electrónica de estado sólido. El desarrollo de la tecnología ha hecho posible construir redes libres de corrientes de fuga y diafonía. Un tramo de cientos de kilómetros de largo carece de métodos activos de regeneración de señal. La longitud de un cable monomodo suele ser de 12 km y la de un cable multimodo es de 4 km. La última milla suele estar recubierta de cobre. Los proveedores están acostumbrados a dedicar puntos finales a usuarios individuales. No hay altas velocidades, los transceptores son baratos, la capacidad de suministrar energía al dispositivo simultáneamente y la facilidad de uso de los modos lineales.

Transmisor

Los formadores de haz típicos son los LED semiconductores, incluidos los láseres de estado sólido. El ancho espectral de la señal emitida por una unión pn típica es de 30 a 60 nm. La eficiencia de los primeros dispositivos de estado sólido apenas alcanzó el 1%. La base de los LED conectados suele ser la estructura indio-galio-arsénico-fósforo. Al emitir a una frecuencia más baja (1,3 µm), los dispositivos proporcionan una dispersión espectral significativa. La dispersión resultante limita en gran medida la tasa de bits (10-100 Mbps). Por lo tanto, los LED son adecuados para construir recursos de red local (distancia 2-3 km).

La división de frecuencia con multiplexación se realiza mediante diodos multifrecuencia. Hoy en día, las estructuras semiconductoras imperfectas están siendo reemplazadas activamente por láseres de emisión vertical, que mejoran significativamente las características espectrales. velocidad creciente. El precio es el mismo. La tecnología de emisión estimulada aporta potencias mucho mayores (cientos de mW). La radiación coherente proporciona una eficiencia de las líneas monomodo del 50%. El efecto de la dispersión cromática se reduce, lo que permite velocidades de bits más altas.

El corto tiempo de recombinación de carga facilita la modulación de la radiación con altas frecuencias de la corriente de suministro. Además de los verticales, utilizan:

1. Láseres con retroalimentación.
2. Resonadores Fabry-Perot.

Las altas tasas de bits de las líneas de comunicación de larga distancia se logran mediante el uso de moduladores externos: electroabsorción, interferómetros Mach-Zehnder. Los sistemas externos eliminan la necesidad de modulación de frecuencia lineal del voltaje de suministro. El espectro cortado de la señal discreta se transmite más. Además, se han desarrollado otras técnicas de codificación de portadoras:

• Modificación por desplazamiento de fase en cuadratura.
• Multiplexación por división de frecuencia ortogonal.
• Modulación en cuadratura de amplitud.

El procedimiento se realiza mediante procesadores de señales digitales. Los métodos antiguos compensaban sólo el componente lineal. Berenger modeló el modulador con la serie Wien, el DAC y el amplificador con la serie Volterra truncada e independiente del tiempo. Khana sugiere utilizar además un modelo de transmisor polinómico. Cada vez, los coeficientes de la serie se encuentran utilizando una arquitectura de aprendizaje indirecto. Dutel registró muchas variantes comunes. Los campos de cuadratura y correlación cruzada de fases simulan imperfecciones en los sistemas de sincronización. Los efectos no lineales se compensan del mismo modo.

Receptores

El fotodetector realiza la conversión inversa entre luz y electricidad. La mayor parte de los receptores de estado sólido utiliza la estructura indio-galio-arsénico. A veces hay fotodiodos de pines, de avalancha. Las estructuras de metal-semiconductor-metal son ideales para incorporar regeneradores y multiplexores de onda corta. Los convertidores optoeléctricos suelen complementarse con amplificadores y limitadores de transimpedancia que producen una señal digital. Luego practican la recuperación del reloj con un bucle de bloqueo de fase.

Transmisión de luz por vidrio: historia.

A los estudiantes no les gusta el fenómeno de la refracción, que hace posible la comunicación troposférica. Las fórmulas complejas y los ejemplos poco interesantes matan el amor del estudiante por el conocimiento. La idea de una guía de luz nació en la década de 1840: Daniel Colladon y Jacques Babinet (París) intentaron embellecer sus propias conferencias con tentadores experimentos visuales. Los profesores de la Europa medieval estaban mal pagados, por lo que una gran afluencia de estudiantes que trajeran dinero parecía una perspectiva bienvenida. Los conferenciantes atrajeron a la audiencia por cualquier medio. Un tal John Tyndall aprovechó la idea 12 años después y mucho más tarde publicó un libro (1870) que examinaba las leyes de la óptica:

• La luz pasa por la interfaz aire-agua y se observa la refracción del haz con respecto a la perpendicular. Si el ángulo de contacto del haz con la línea ortogonal supera los 48 grados, los fotones dejan de salir del líquido. La energía se refleja completamente. Llamemos al límite el ángulo límite del medio. El agua está a 48 grados 27 minutos, el vidrio de silicato está a 38 grados 41 minutos, el diamante está a 23 grados 42 minutos.

El nacimiento del siglo XIX trajo consigo la línea de telégrafo ligero San Petersburgo-Varsovia con una longitud de 1200 km. La regeneración por parte de los operadores de mensajes se realizó cada 40 km. El mensaje se prolongó durante varias horas; el tiempo y la visibilidad interfirieron. La llegada de las comunicaciones por radio reemplazó a las antiguas técnicas. Las primeras líneas ópticas se remontan a finales del siglo XIX. ¡A los médicos les gustó el nuevo producto! La fibra de vidrio doblada permitió iluminar cualquier cavidad del cuerpo humano. Los historiadores ofrecen la siguiente cronología para el desarrollo de los acontecimientos:

La idea de Henry Saint-René fue continuada por los colonos del Nuevo Mundo (década de 1920), que decidieron mejorar la televisión. Clarence Hansell y John Logie Baird se convirtieron en pioneros. Diez años más tarde (1930), el estudiante de medicina Heinrich Lamm demostró la posibilidad de transmitir imágenes mediante guías de vidrio. El buscador de conocimiento decidió examinar el interior del cuerpo. La calidad de la imagen era mala y el intento de obtener una patente británica fracasó.

El nacimiento de la fibra

Independientemente, el científico holandés Abraham van Heel, el británico Harold Hopkins y Narinder Singh Kapani inventaron la fibra (1954). El mérito del primero estaba en la idea de cubrir el núcleo central con una capa transparente que tenía un índice de refracción bajo (cercano al aire). La protección contra arañazos en la superficie mejoró enormemente la calidad de la transmisión (los contemporáneos de los inventores vieron el principal obstáculo para el uso de líneas de fibra en las grandes pérdidas). Los británicos también hicieron una importante contribución, recogiendo un haz de fibras de 10.000 piezas, transmitiendo una imagen a una distancia de 75 cm. La nota "Fibroscopio flexible mediante escaneo estático" adornaba la revista Nature (1954).

¡Esto es interesante! Narinder Singh Kapani acuñó el término fibra de vidrio en un artículo en American Science (1960).

1956 trajo al mundo un nuevo gastroscopio flexible, autores Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (Universidad de Michigan). Una característica especial del nuevo producto fue la cubierta de fibra de vidrio. Elias Snitzer (1961) introdujo la idea de la fibra monomodo. Tan delgado que sólo cabe una mota del patrón de interferencia en su interior. La idea ayudó a los médicos a examinar el interior de una persona (viva). La pérdida fue de 1 dB/m. Las necesidades de comunicación iban mucho más allá. Era necesario alcanzar un umbral de 10-20 dB/km.

El año 1964 se considera un punto de inflexión: el Dr. Kao publicó una especificación vital, introduciendo los fundamentos teóricos de las comunicaciones a larga distancia. El documento hizo un uso extensivo de la figura anterior. El científico ha demostrado que el vidrio altamente purificado ayudará a reducir las pérdidas. El físico alemán (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) presentó la primera línea de telecomunicaciones operativa. La NASA envió inmediatamente imágenes lunares utilizando nuevos productos (los desarrollos eran secretos). Unos años más tarde (1970), tres empleados de Corning Glass (ver el comienzo del tema) presentaron una patente que implementaba un ciclo tecnológico para la fundición de óxido de silicio. La oficina pasó tres años evaluando el texto. El nuevo núcleo aumentó la capacidad del canal en 65.000 veces en comparación con el cable de cobre. El equipo del Dr. Kao inmediatamente intentó cubrir una distancia significativa.

¡Esto es interesante! 45 años después (2009), Kao recibió el Premio Nobel de Física.

Los ordenadores militares (1975) de la defensa aérea estadounidense (sección NORAD, montañas Cheyenne) recibieron nuevas comunicaciones. ¡La Internet óptica apareció hace mucho tiempo, antes que las computadoras personales! Dos años más tarde, una prueba de línea telefónica de 1,5 millas en un suburbio de Chicago transmitió con éxito 672 canales de voz. Los sopladores de vidrio trabajaron incansablemente: a principios de los años 80 llegó la fibra con una atenuación de 4 dB/km. El óxido de silicio fue reemplazado por otro semiconductor: el germanio.

La velocidad de producción del cable de alta calidad en la línea de producción fue de 2 m/s. Chemie Thomas Mensah desarrolló una tecnología que aumentó veinte veces el límite especificado. El nuevo producto finalmente se ha vuelto más barato que el cable de cobre. Lo que sigue se describe arriba: siguió un aumento en la adopción de nuevas tecnologías. La separación entre repetidores era de 70 a 150 km. Un amplificador de fibra dopado con iones de Erbio ha reducido drásticamente el coste de construcción de líneas. Los tiempos del Decimotercer Plan Quinquenal trajeron al planeta 25 millones de kilómetros de redes de fibra óptica.

La invención de los cristales fotónicos dio un nuevo impulso al desarrollo. El año 2000 trajo los primeros modelos comerciales. La periodicidad de las estructuras permitió un aumento significativo de la potencia, el diseño de la fibra se ajustó de manera flexible para seguir la frecuencia. En 2012, Nippon Telegraph and Telephone Company alcanzó velocidades de 1 petabit/s en un alcance de 50 km con una sola fibra.

industria militar

Se conoce con certeza la historia del avance de la industria militar estadounidense, publicada en el Monmouth Message. En 1958, el administrador de cables de Fort Monmouth (Signal Corps Labs del ejército de los Estados Unidos) informó sobre los peligros de los rayos y las precipitaciones. El funcionario molestó al investigador Sam Di Vita y le pidió que encontrara un sustituto para el cobre verde. La respuesta contenía una propuesta para probar con vidrio, fibra y señales luminosas. Sin embargo, los ingenieros del Tío Sam de esa época no pudieron resolver el problema.

En el caluroso septiembre de 1959, Di Vita preguntó al teniente de segundo rango Richard Sturzebecher si conocía la fórmula del vidrio capaz de transmitir una señal óptica. La respuesta contenía información sobre el óxido de silicio, una muestra de la Universidad Alfred. Medir el índice de refracción de los materiales con un microscopio le provocó dolor de cabeza a Richard. Un 60-70% de polvo de vidrio permitía que la luz radiante pasara libremente, irritando los ojos. Teniendo en mente la necesidad del vidrio más puro, Sturzebecher estudió técnicas de producción modernas utilizando cloruro de silicio IV. Di Vita encontró el material adecuado y decidió dejar que el gobierno negociara con los sopladores de vidrio de Corning.

El funcionario conocía bien a los trabajadores, pero decidió hacer público el asunto para que la planta recibiera un contrato gubernamental. Entre 1961 y 1962 la idea de utilizar óxido de silicio puro se trasladó a los laboratorios de investigación. Las asignaciones federales ascendieron a aproximadamente 1 millón de dólares (entre 1963 y 1970). El programa terminó (1985) con el desarrollo de una industria multimillonaria para la producción de cables de fibra óptica, que comenzó a reemplazar rápidamente a los cables de cobre. Di Vita permaneció trabajando, asesorando para la industria, y vivió hasta los 97 años (año de muerte: 2010).

tipos de cables

El cable está formado:

1. Centro.
2. Caparazón.
3. Cubierta protectora.

La fibra realiza una reflexión total de la señal. El material de los dos primeros componentes es tradicionalmente vidrio. A veces encuentran un sustituto barato: el polímero. Los cables ópticos se combinan por fusión. Alinear el núcleo requerirá habilidad. Los cables multimodo con un espesor superior a 50 micras son más fáciles de soldar. Las dos variedades globales se diferencian en el número de modos:

• Multimodo está equipado con un núcleo grueso (más de 50 micrones).
• El monomodo es mucho más delgado (menos de 10 micrones).

Paradoja: un cable más pequeño proporciona comunicación a larga distancia. El coste de un transatlántico de cuatro núcleos es de 300 millones de dólares. El núcleo está recubierto con un polímero resistente a la luz. La revista New Scientist (2013) publicó los experimentos de un grupo científico de la Universidad de Southampton, que cubrieron un alcance de 310 metros… ¡con una guía de ondas! El elemento dieléctrico pasivo mostró una velocidad de 77,3 Tbit/s. Las paredes del tubo hueco están formadas por un cristal fotónico. El flujo de información se movía a la velocidad del 99,7% de la luz.

Fibra de cristal fotónico

Un nuevo tipo de cable está formado por un conjunto de tubos, cuya configuración se asemeja a un panal redondeado. Los cristales fotónicos se parecen al nácar natural y forman conformaciones periódicas que difieren en el índice de refracción. Algunas longitudes de onda se atenúan dentro de dichos tubos. El cable muestra la banda de paso, el haz sometido a refracción de Bragg se refleja. Debido a la presencia de zonas prohibidas, la señal coherente se mueve a lo largo de la guía de luz.

Introducción

Hoy en día, la comunicación juega un papel importante en nuestro mundo. Y si antes se utilizaban cables y alambres de cobre para transmitir información, ahora ha llegado el momento de las tecnologías ópticas y los cables de fibra óptica. Ahora, al hacer una llamada telefónica al otro lado del mundo (por ejemplo, de Rusia a Estados Unidos) o descargar una melodía favorita de Internet que se encuentra en un sitio web en algún lugar de Australia, ni siquiera pensamos en cómo nos las arreglamos. para hacer esto. Y esto sucede gracias al uso de cables de fibra óptica. Para conectar a las personas, acercarlas entre sí o a la fuente de información deseada, los continentes deben estar conectados. Actualmente, el intercambio de información entre continentes se realiza principalmente a través de cables submarinos de fibra óptica. Actualmente, los cables de fibra óptica se tienden a lo largo del fondo de los océanos Pacífico y Atlántico y casi todo el mundo está “enredado” en una red de sistemas de comunicación de fibra (Laser Mag.-1993.-No. 3; Laser Focus World.- 1992.-28, N° 12; Telecom mag.-1993.-N° 25; AEU: J. Asia Electron. Union.-1992.-N° 5). Los países europeos están conectados a través del Atlántico mediante líneas de fibra con Estados Unidos. EE.UU., a través de las islas hawaianas y la isla de Guam, con Japón, Nueva Zelanda y Australia. Una línea de comunicación de fibra óptica conecta Japón y Corea con el Lejano Oriente ruso. En el oeste, Rusia está conectada con los países europeos de San Petersburgo - Kingisepp - Dinamarca y San Petersburgo - Vyborg - Finlandia, en el sur - con los países asiáticos de Novorossiysk - Turquía. Al mismo tiempo, el principal motor del desarrollo de las líneas de comunicación de fibra óptica es Internet.

Las redes de fibra óptica son sin duda una de las áreas más prometedoras en el campo de las comunicaciones. La capacidad de los canales ópticos es mucho mayor que la de las líneas de información basadas en cables de cobre.

La fibra óptica se considera el medio más perfecto para transmitir grandes flujos de información a largas distancias. Está hecho de cuarzo, cuya base es dióxido de silicio, un material muy extendido y económico, a diferencia del cobre. La fibra óptica es muy compacta y ligera, con un diámetro de sólo unas 100 micras.

Además, la fibra óptica es inmune a los campos electromagnéticos, lo que elimina algunos de los problemas típicos de los sistemas de comunicación de cobre. Las redes ópticas son capaces de transmitir señales a largas distancias con menos pérdidas. A pesar de que esta tecnología sigue siendo cara, los precios de los componentes ópticos caen constantemente, mientras que las capacidades de las líneas de cobre se acercan a sus valores límite y requieren cada vez más costes para un mayor desarrollo de esta área.

Me parece que el tema de las líneas de comunicación de fibra óptica es actualmente relevante, prometedor e interesante de considerar. Por eso lo elijo para mi trabajo de curso y creo que FOCL es el futuro.

1. Historia de la creación

Aunque la fibra óptica es un medio de comunicación muy utilizado y popular, la tecnología en sí es simple y se desarrolló hace mucho tiempo. El experimento de cambiar la dirección de un haz de luz mediante refracción fue demostrado por Daniel Colladon y Jacques Babinet en 1840. La aplicación práctica de la tecnología no se encontró hasta el siglo XX.

En la década de 1920, los experimentadores Clarence Hasnell y John Berd demostraron la posibilidad de transmitir imágenes a través de tubos ópticos.

La invención de la fibra óptica en 1970 por los especialistas de Corning se considera un punto de inflexión en la historia del desarrollo de las tecnologías de fibra óptica. Los desarrolladores lograron crear un conductor que es capaz de mantener al menos el uno por ciento de la potencia de la señal óptica a una distancia de un kilómetro. Según los estándares actuales, este es un logro bastante modesto, pero hace casi 40 años era una condición necesaria para desarrollar un nuevo tipo de comunicación por cable.

E Los primeros experimentos a gran escala se relacionaron con el surgimiento del estándar FDDI. Estas redes de primera generación todavía están en funcionamiento en la actualidad.

E Uso masivo de fibra óptica asociado a la producción de componentes más baratos. La tasa de crecimiento de las redes de fibra óptica es explosiva.

E Aumento de las velocidades de transmisión de información, aparición de tecnologías de multiplexación de ondas (WDM, DWDM) / Nuevos tipos de fibras.

2. Líneas de comunicación de fibra óptica como concepto.

1 Fibra óptica y sus tipos

Una línea de comunicación de fibra óptica (FOCL) es un tipo de sistema de transmisión en el que la información se transmite a lo largo de guías de ondas dieléctricas ópticas, conocidas como fibra óptica. ¿Así que qué es lo?

Una fibra óptica es un cilindro de vidrio extremadamente delgado, llamado núcleo, cubierto con una capa de vidrio (Fig. 1), llamada revestimiento, con un índice de refracción diferente al del núcleo. Una fibra se caracteriza por los diámetros de estas regiones; por ejemplo, 50/125 significa una fibra con un diámetro central de 50 micrones y un diámetro de revestimiento exterior de 125 micrones.

Fig.1 Estructura de fibra óptica

La luz se propaga a lo largo del núcleo de la fibra mediante sucesivas reflexiones internas totales en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento; su comportamiento es en muchos aspectos similar a lo que sería si cayera dentro de una tubería cuyas paredes estuvieran cubiertas con una capa de espejo. Sin embargo, a diferencia de un espejo convencional, cuya reflexión es bastante ineficiente, la reflexión interna total es esencialmente cercana a la ideal: ésta es su diferencia fundamental, permitiendo que la luz viaje largas distancias a lo largo de la fibra con una pérdida mínima.

Una fibra fabricada de esta manera ((Fig. 2) a)) se denomina fibra de índice escalonado y fibra multimodo porque hay muchos caminos o modos posibles para que se propague un haz de luz.

Esta multiplicidad de modos da como resultado una dispersión (ampliación) del pulso porque cada modo recorre un camino diferente a través de la fibra y, por lo tanto, diferentes modos tienen diferentes retrasos de transmisión a medida que viajan de un extremo de la fibra al otro. El resultado de este fenómeno es una limitación de la frecuencia máxima que se puede transmitir eficazmente para una longitud de fibra determinada: aumentar la frecuencia o la longitud de la fibra más allá de los límites esencialmente provoca que los pulsos sucesivos se fusionen, haciéndolos imposibles de distinguir. Para la fibra multimodo típica, este límite es de aproximadamente 15 MHz km, lo que significa que una señal de vídeo con un ancho de banda de, por ejemplo, 5 MHz se puede transmitir a una distancia máxima de 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km). . Intentar transmitir una señal a una distancia mayor resultará en una pérdida progresiva de altas frecuencias.

Fig.2 Tipos de fibra óptica

Para muchas aplicaciones esta cifra es inaceptablemente alta y se estaba buscando un diseño de fibra con un ancho de banda más amplio. Una forma es reducir el diámetro de la fibra a valores muy pequeños (8-9 µm), de modo que solo sea posible un modo. Las fibras monomodo, como se las denomina ((Fig. 2) b)), son muy efectivas para reducir la dispersión, y el ancho de banda resultante (muchos GHz·km) las hace ideales para redes públicas de telefonía y telégrafo (PTT) y redes de televisión por cable. . Desafortunadamente, las fibras de un diámetro tan pequeño requieren el uso de un emisor de diodo láser potente, alineado con precisión y, por lo tanto, relativamente costoso, lo que reduce su atractivo para muchas aplicaciones que involucran una longitud corta de la línea diseñada.

Lo ideal es una fibra con un ancho de banda del mismo orden de magnitud que la fibra monomodo, pero con un diámetro similar a la multimodo, de modo que haya posible uso Transmisores LED económicos. Hasta cierto punto, estos requisitos los cumple la fibra multimodo con un cambio de gradiente en el índice de refracción ((Fig. 2) c)). Se parece a la fibra multimodo de índice escalonado analizada anteriormente, pero el índice de refracción de su núcleo no es uniforme: varía suavemente desde un valor máximo en el centro hasta valores más bajos en la periferia. Esto lleva a dos consecuencias. En primer lugar, la luz viaja a lo largo de una trayectoria ligeramente curva y, en segundo lugar, y más importante, las diferencias en el retardo de propagación entre los diferentes modos son mínimas. Esto se debe a que los modos altos, que ingresan a la fibra en un ángulo mayor y viajan una distancia más larga, en realidad comienzan a propagarse a una velocidad más alta a medida que se alejan del centro hacia la región donde el índice de refracción disminuye y, en general, viajan más rápido que los modos más bajos. -Modos de orden que permanecen cerca del eje de la fibra, en la región de alto índice de refracción. El aumento de velocidad simplemente compensa la mayor distancia recorrida.

Las fibras de índice graduado multimodo no son ideales, pero aun así exhiben un ancho de banda muy bueno. Por tanto, en la mayoría de líneas de longitud corta y media, es preferible la elección de este tipo de fibra. En la práctica, esto significa que el ancho de banda rara vez es un parámetro que deba tenerse en cuenta.

Sin embargo, este no es el caso de la atenuación. La señal óptica se atenúa en todas las fibras, a un ritmo que depende de la longitud de onda de la fuente de luz del transmisor (Fig. 3). Como se mencionó anteriormente, hay tres longitudes de onda en las que la atenuación de la fibra óptica suele ser mínima: 850, 1310 y 1550 nm. Éstas se conocen como ventanas de transparencia. Para sistemas multimodo, la ventana de 850 nm es la primera y más utilizada (el menor costo). En esta longitud de onda, la fibra multimodo graduada de buena calidad presenta una atenuación de aproximadamente 3 dB/km, lo que permite implementar comunicaciones de televisión por circuito cerrado en distancias superiores a 3 km.

Fig.3 Dependencia de la atenuación de la longitud de onda

A una longitud de onda de 1310 nm, la misma fibra muestra una atenuación aún menor de 0,7 dB/km, lo que permite aumentar proporcionalmente el alcance de comunicación hasta aproximadamente 12 km. 1310 nm es también la primera ventana operativa para sistemas de fibra óptica monomodo, con una atenuación de aproximadamente 0,5 dB/km, que, en combinación con transmisores de diodos láser, permite líneas de comunicación de más de 50 km de longitud. La segunda ventana de transparencia, 1550 nm, se utiliza para crear líneas de comunicación aún más largas (atenuación de la fibra inferior a 0,2 dB/km).

2 Clasificación de FOC

El cable de fibra óptica existe desde hace mucho tiempo, e incluso admite los primeros estándares Ethernet para un rendimiento de 10 Mbps. El primero de ellos se denominó FOIRL (Enlace entre repetidores de fibra óptica) y el siguiente se denominó 10BaseF.

Hoy en día existen en el mundo varias decenas de empresas que producen cables ópticos para diversos fines. Los más famosos: AT&T, General Cable Company (EE.UU.); Siecor (Alemania); Cable BICC (Reino Unido); Les cables de Lion (Francia); Nokia (Finlandia); NTT, Sumitomo (Japón), Pirelli (Italia).

Los parámetros determinantes en la producción de cables de fibra óptica son las condiciones de funcionamiento y la capacidad de la línea de comunicación. Según las condiciones de funcionamiento, los cables se dividen en dos grupos principales (Fig.4)

Los internos están destinados a su instalación dentro de edificios y estructuras. Son compactos, ligeros y, por regla general, tienen una longitud total corta.

Las líneas troncales están diseñadas para tender comunicaciones por cable en pozos, en el suelo, sobre soportes a lo largo de líneas eléctricas y bajo el agua. Estos cables están protegidos de influencias externas y tienen una longitud de construcción de más de dos kilómetros.

Para garantizar un alto rendimiento de las líneas de comunicación, se producen cables de fibra óptica que contienen un pequeño número (hasta 8) de fibras monomodo con baja atenuación, y los cables para redes de distribución pueden contener hasta 144 fibras, tanto monomodo como multimodo, según sobre las distancias entre segmentos de la red.

Fig.4 Clasificación de FOC

3 Ventajas y desventajas de la transmisión de señales por fibra óptica

3.1 Ventajas de las líneas de comunicación de fibra óptica

Para muchas aplicaciones, es preferible la fibra óptica debido a una serie de ventajas.

Baja pérdida de transmisión. Los cables de fibra óptica de baja pérdida le permiten transmitir señales de imágenes a largas distancias sin el uso de amplificadores o repetidores de enrutamiento. Esto es especialmente útil para sistemas de transmisión de larga distancia, por ejemplo, sistemas de vigilancia de carreteras o ferrocarriles, donde no son infrecuentes tramos de 20 km sin repetidores.

Transmisión de señal de banda ancha. El amplio ancho de banda de transmisión de la fibra óptica permite transmitir vídeo, audio y datos digitales de alta calidad simultáneamente a través de un único cable de fibra óptica.

Inmunidad a interferencias e interferencias. La total insensibilidad del cable de fibra óptica al ruido y las interferencias eléctricas externas garantiza un funcionamiento estable de los sistemas incluso en los casos en que los instaladores no prestaron suficiente atención a la ubicación de las redes eléctricas cercanas, etc.

Aislamiento electrico. La ausencia de conductividad eléctrica para el cable de fibra óptica significa que se eliminan los problemas asociados con los cambios en el potencial de tierra, como los que se encuentran en las centrales eléctricas o los ferrocarriles. Esta misma propiedad elimina el riesgo de daños al equipo causados ​​por sobretensiones por rayos, etc.

Cables ligeros y compactos. El tamaño extremadamente pequeño de las fibras ópticas y de los cables de fibra óptica permite dar nueva vida a los atestados conductos de cables. Por ejemplo, un cable coaxial ocupa el mismo espacio que 24 cables ópticos, cada uno de los cuales supuestamente puede transportar 64 canales de vídeo y 128 señales de audio o vídeo simultáneamente.

Línea de comunicación atemporal. Simplemente reemplazando el equipo terminal en lugar de los propios cables, las redes de fibra óptica pueden actualizarse para transportar más información. Por otro lado, una parte o incluso toda la red se puede utilizar para una tarea completamente diferente, por ejemplo, combinar una red de área local y un sistema de circuito cerrado de televisión en un solo cable.

Seguridad contra explosiones y incendios. Debido a la ausencia de chispas, la fibra óptica aumenta la seguridad de la red en las refinerías químicas y petroleras, cuando se dan servicio a procesos tecnológicos de alto riesgo.

Rentabilidad de las líneas de comunicación de fibra óptica. La fibra está hecha de cuarzo, que se basa en dióxido de silicio, un material muy extendido y, por tanto, económico a diferencia del cobre.

Larga vida útil. Con el tiempo, la fibra experimenta degradación. Esto significa que la atenuación en el cable instalado aumenta gradualmente. Sin embargo, gracias al perfeccionamiento de las tecnologías modernas para la producción de fibras ópticas, este proceso se ralentiza significativamente y la vida útil del FOC es de aproximadamente 25 años. Durante este tiempo, pueden cambiar varias generaciones/estándares de sistemas transceptores.

3.2 Desventajas de las líneas de fibra óptica

Alta complejidad de instalación. Personal altamente calificado y herramientas especiales. Por lo tanto, la mayoría de las veces, el cable de fibra óptica se vende en forma de piezas precortadas de diferentes longitudes, en ambos extremos de las cuales ya están instalados los tipos de conectores necesarios. El uso de cable de fibra óptica requiere receptores y transmisores ópticos especiales que conviertan señales luminosas en señales eléctricas y viceversa.

El cable de fibra óptica es menos duradero y flexible que el cable eléctrico. El radio de curvatura típico permitido es de unos 10 a 20 cm; con radios de curvatura más pequeños, la fibra central puede romperse.

El cable de fibra óptica es sensible a la radiación ionizante, lo que reduce la transparencia de la fibra de vidrio, es decir, aumenta la atenuación de la señal.

3. Componentes electrónicos de líneas de fibra óptica. Principio de transferencia de información.

En la forma más general, el principio de transmisión de información en sistemas de comunicación de fibra óptica se puede explicar mediante (Fig. 5).

Fig.5 Principio de transmisión de información en sistemas de comunicación de fibra óptica.

1 Transmisores para fibra óptica

El componente más importante de un transmisor de fibra óptica es la fuente de luz (generalmente un láser semiconductor o LED (Figura 6)). Ambos tienen el mismo propósito: generar un haz de luz microscópico que puede inyectarse en la fibra con alta eficiencia y modularse (cambiarse de intensidad) a alta frecuencia. Los láseres proporcionan una mayor intensidad del haz que los LED y permiten velocidades de modulación más altas; por lo tanto, suelen utilizarse para líneas de banda ancha de larga distancia, como telecomunicaciones o televisión por cable. Por otro lado, los LED son dispositivos más baratos y duraderos, y también son bastante adecuados para la mayoría de sistemas pequeños o medianos.

Fig.6 Métodos para introducir radiación óptica en fibra óptica.

Además de su propósito funcional (es decir, qué señal debe transmitir), un transmisor de fibra óptica se caracteriza por dos más parámetros importantes, definiendo sus propiedades. Uno es su potencia de salida óptica (intensidad). El segundo es la longitud de onda (o color) de la luz emitida. Normalmente son 850, 1310 o 1550 nm, valores seleccionados a partir de la condición de coincidencia de los llamados. “ventanas de transparencia” en las características de transmisión del material de fibra óptica.

3.2 Receptores de fibra óptica

Los receptores de fibra óptica realizan la tarea vital de detectar radiación óptica extremadamente débil emitida desde el extremo de una fibra y amplificar la señal eléctrica resultante al nivel requerido con distorsión y ruido mínimos. El nivel mínimo de radiación requerido por un receptor para proporcionar una calidad de señal de salida aceptable se llama sensibilidad; La diferencia entre la sensibilidad del receptor y la potencia de salida del transmisor determina la pérdida máxima permitida del sistema en dB. Para la mayoría de los sistemas de vigilancia por televisión de circuito cerrado con un transmisor LED, la cifra típica es de 10 a 15 dB. Idealmente, el receptor debería funcionar normalmente cuando la señal de entrada varía mucho, ya que generalmente es imposible predecir de antemano exactamente cuál será el grado de atenuación en la línea de comunicación (es decir, longitud de la línea, número de uniones, etc.). Muchos diseños de receptores simples utilizan ajustes manuales de ganancia durante la instalación del sistema para lograr el nivel de salida deseado. Esto no es deseable porque los cambios en la atenuación de la línea son inevitables debido al envejecimiento o cambios de temperatura, etc., lo que requiere ajustar periódicamente la ganancia. Todos los receptores de fibra óptica utilizan control automático de ganancia, que monitorea el nivel promedio de la señal óptica de entrada y cambia la ganancia del receptor en consecuencia. No se requiere ningún ajuste manual ni durante la instalación ni durante el funcionamiento.

cable de comunicación de fibra óptica

4. Áreas de aplicación de líneas de comunicación de fibra óptica.

Las líneas de comunicación de fibra óptica (FOCL) le permiten transmitir señales analógicas y digitales a largas distancias. También se utilizan en distancias más pequeñas y manejables, como en el interior de edificios. El número de usuarios de Internet está creciendo y estamos construyendo rápidamente nuevos centros de procesamiento de datos (CPD), para cuya interconexión se utiliza fibra óptica. De hecho, cuando se transmiten señales a una velocidad de 10 Gbit/s, los costes son similares a los de las líneas de “cobre”, pero la óptica consume mucha menos energía. Durante muchos años, los defensores de la fibra y el cobre han estado luchando entre sí por la prioridad en las redes corporativas. ¡Pérdida de tiempo!

De hecho, el número de aplicaciones de la óptica está aumentando, principalmente debido a las ventajas antes mencionadas sobre el cobre. Los equipos de fibra óptica se utilizan ampliamente en instituciones médicas, por ejemplo, para conmutar señales de vídeo locales en quirófanos. Las señales ópticas no tienen nada que ver con la electricidad, lo cual es ideal para la seguridad del paciente.

Los militares también prefieren las tecnologías de fibra óptica, ya que los datos transmitidos son difíciles o incluso imposibles de leer desde el exterior. Las líneas de fibra óptica brindan un alto grado de protección de la información confidencial y permiten la transmisión de datos sin comprimir, como gráficos y videos de alta resolución con precisión de píxeles. La óptica ha penetrado en todos los ámbitos clave: sistemas de vigilancia, salas de control y centros de situación en zonas con condiciones operativas extremas.

La reducción del coste de los equipos ha hecho posible el uso de tecnologías ópticas en áreas tradicionalmente de cobre: ​​en grandes empresas industriales para la organización de sistemas automatizados de control de procesos (APCS), en el sector energético, en sistemas de seguridad y videovigilancia. La capacidad de transmitir un gran flujo de información a largas distancias hace que la óptica sea ideal y tenga demanda en casi todas las áreas de la industria, donde la longitud de las líneas de cable puede alcanzar varios kilómetros. Si para un cable de par trenzado la distancia está limitada a 450 metros, entonces para la óptica 30 km no es el límite.

Como ejemplo del uso de líneas de comunicación de fibra óptica, me gustaría dar una descripción de un sistema de seguridad de videovigilancia de circuito cerrado en una central eléctrica típica. Este tema se ha vuelto especialmente relevante y solicitado recientemente, después de que el Gobierno de la Federación de Rusia adoptara una resolución sobre la lucha contra el terrorismo y una lista de objetos de vital importancia que deben protegerse.

5. Sistemas de vigilancia de TV por fibra óptica

El proceso de desarrollo del sistema normalmente incluye dos componentes:

Selección de componentes adecuados de la ruta de transmisión activa en función de la función (o funciones) requerida, el tipo y la cantidad de fibras disponibles u ofrecidas y el rango de transmisión máximo.

Diseños de infraestructura pasiva de cables de fibra óptica, incluidos tipos y especificaciones de cables troncales, cajas de conexiones y paneles de conexión de fibra.

1 Componentes de la ruta de transmisión de videovigilancia

En primer lugar, ¿qué componentes se necesitan realmente para cumplir las especificaciones del sistema?

Sistemas de cámara fija: estos sistemas son extremadamente simples y normalmente constan de un transmisor de fibra óptica en miniatura y un receptor modular o montado en bastidor. El transmisor suele ser lo suficientemente pequeño como para montarse directamente en el cuerpo de la cámara y está provisto de un conector de bayoneta coaxial, un conector óptico 'ST' y terminales para conectar una fuente de alimentación de bajo voltaje (generalmente 12 VCC o CA). El sistema de vigilancia de una central eléctrica típica consta de varias docenas de estas cámaras, cuyas señales se transmiten a la estación de control central y, en este caso, los receptores están montados en bastidor en una tarjeta estándar de 3U de 19 pulgadas con una fuente de alimentación común. suministrar.

Los sistemas basados ​​​​en cámaras controladas con dispositivos PTZ son más complejos porque se requiere un canal adicional para transmitir las señales de control de la cámara. En términos generales, existen dos tipos de sistemas de control remoto para este tipo de cámaras: los que requieren una transmisión unidireccional de señales de control remoto (desde la estación central a las cámaras) y los que requieren una transmisión bidireccional. Los sistemas de transmisión bidireccional son cada vez más populares porque permiten que cada cámara acuse recibo de cada señal de control y, por lo tanto, proporcionan mayor precisión y confiabilidad del control. Dentro de cada uno de estos grupos existe una amplia gama de requisitos de interfaz, incluidos RS232, RS422 y RS485. Otros sistemas no utilizan una interfaz digital sino que transmiten datos como una secuencia señales de sonido a través de un canal analógico, similar a las señales de marcación por tonos de doble frecuencia en telefonía.

Fig.6 Transmisión de señales de control remoto para un dispositivo giratorio a través de una fibra

Todos estos sistemas también pueden funcionar con cables de fibra óptica utilizando el equipo adecuado. En circunstancias normales, la transmisión simultánea de señales ópticas en direcciones opuestas en la misma fibra no es deseable, ya que se producirán interferencias debido a la reflexión dispersa en la fibra. En los sistemas de circuito cerrado de televisión, este efecto crea ruido en la imagen cada vez que se activan los controles de la cámara.

Para lograr una transmisión bidireccional a través de una sola fibra sin causar interferencias mutuas, es necesario que los transmisores en diferentes extremos de la fibra funcionen a diferentes longitudes de onda, por ejemplo, 850 nm y 1300 nm, respectivamente (Fig. 6). Se conecta un acoplador multiplexor por división de longitud de onda (WDM) a cada extremo de la fibra, lo que garantiza que cada receptor reciba solo la longitud de onda de luz requerida (por ejemplo, 850 nm) del transmisor en el extremo opuesto de la fibra. Se descubre que las reflexiones no deseadas del transmisor cercano están en el rango "incorrecto" (es decir, 1300 nm) y se cortan en consecuencia.

Capacidades adicionales: aunque la elección de una cámara fija o una cámara en un dispositivo PTZ satisface los requisitos de la mayoría de los sistemas de vigilancia de circuito cerrado de televisión, hay varios sistemas que requieren capacidades adicionales, por ejemplo, la transmisión de información de audio, para notificación general, mensajes auxiliares al consumidor, o comunicación por intercomunicador con puesto remoto. Por otro lado, parte de un sistema de seguridad integrado puede incluir contactos sensores que se activan en caso de incendio o aparición de extraños. Todas estas señales se pueden transmitir a través de fibra óptica, ya sea la misma que utiliza la red o otra diferente.

2 Multiplexación de señales de vídeo

Se pueden multiplexar hasta 64 señales de vídeo y hasta 128 de audio o datos digitales en una única fibra monomodo, o un número ligeramente menor en multimodo. En este contexto, la multiplexación se refiere a la transmisión simultánea de señales de vídeo de pantalla completa en tiempo real, en lugar de la visualización de marco pequeño o pantalla dividida a la que se hace referencia más comúnmente.

La capacidad de transmitir múltiples señales e información adicional a través de múltiples fibras ópticas es muy valiosa, especialmente para sistemas de vigilancia de televisión de circuito cerrado de larga distancia, como carreteras o ferrocarriles, donde minimizar la cantidad de cables de fibra óptica suele ser vital. Para otras aplicaciones, con distancias más cortas y cámaras muy dispersas, los beneficios no son tan claros y aquí la primera consideración debe ser el uso de un enlace de fibra separado para cada señal de video. La elección de multiplexar o no es bastante compleja y sólo debe hacerse después de considerar todos los aspectos, incluida la topología del sistema, los costos generales y, por último, pero no menos importante, la tolerancia a fallas de la red.

3 Infraestructura de red de cable

Una vez que se determinan los requisitos de la ruta de transmisión, se desarrolla la infraestructura de la red de cable de fibra óptica, que incluye no solo los cables en sí, sino también todos los componentes auxiliares: cajas de conexiones, paneles de extensión de cables, cables de derivación.

La primera tarea es confirmar la exactitud de la elección del número y tipo de fibras ópticas determinadas en la etapa de selección de los componentes del camino. Si el sistema no es muy largo (es decir, no supera los 10 km) y no implica transmisión multiplexada de señales de vídeo, lo más probable es que la elección óptima sea la fibra de índice graduado de 50/125 μm o 62,5/125 μm. Tradicionalmente, se selecciona fibra de 50/125 µm para sistemas de circuito cerrado de televisión y 62,5/125 µm para redes de área local. En cualquier caso, cada uno de ellos es apto para cada una de estas tareas, y por lo general, en la mayoría de países se utiliza fibra de 62,5/125 micras para ambos fines.

El número de fibras necesarias se puede determinar en función del número y la ubicación relativa de las cámaras y de si se utiliza unidireccional o bidireccional. control remoto o multiplexación. Porque las tuberías. Los cables destinados a la instalación en conductos externos suelen impermeabilizarse con cinta de aluminio (tubos huecos secos) o con masilla hidrófuga (cables rellenos de gel). Cable de seguridad contra incendios.

Muchos sistemas de televisión de cortocircuito tienen una configuración en estrella, donde se tiende una única sección de cable desde cada cámara hasta la estación de control. Para tales sistemas, el diseño de cable óptimo contendrá dos fibras, respectivamente para transmitir señales de video y control remoto. Esta configuración proporciona el 100% de capacidad del cable ya que, si es necesario, por la misma fibra se pueden transmitir tanto señales de vídeo como de control remoto. Las redes más extensas pueden beneficiarse del uso de una “topología de árbol y rama invertida” (Fig. 7). En dichas redes, un cable de fibra óptica de dos núcleos va desde cada cámara a un “hub” local donde se conectan a un único cable multinúcleo. El concentrador en sí no es mucho más complicado que una caja de conexiones convencional para todo clima y, a menudo, puede combinarse con la carcasa del equipo de una de las cámaras.

El aumento de costes al añadir líneas de fibra óptica a un cable existente es insignificante, especialmente en comparación con el coste de las obras públicas asociadas, por lo que se debe considerar seriamente la posibilidad de instalar cables con capacidad adicional.

Los cables de fibra óptica zanjados pueden contener refuerzo de alambre de acero. Idealmente, todos los cables deberían estar construidos con materiales retardantes de llama de baja emisión de humo para satisfacer los códigos locales, destinados a su instalación en conductos de cables externos o directamente en zanjas, generalmente con un diseño de tubo hueco que contiene de 2 a 24 fibras en una o más.

Fig.7 Topología de árbol de una red de fibra óptica

En la estación de control, el cable de fibra óptica de entrada generalmente viene en una unidad de interfaz montada en un rack de 19", donde cada fibra tiene su propio conector 'ST' individual. Para la interfaz final con el receptor, se utilizan cables adaptadores cortos y de alta rigidez con No se requieren habilidades especiales para realizar todo el trabajo de instalación, aparte de una comprensión razonable de la necesidad de manipular cuidadosamente la fibra óptica (por ejemplo, no doblar la fibra con un radio inferior a 10 diámetros de fibra) y los requisitos de higiene general (es decir, limpieza).

4
Presupuesto de pérdida óptica

Puede parecer extraño que los cálculos del presupuesto de pérdidas ópticas se realicen tan tarde en el proceso de diseño, pero, de hecho, cualquier cálculo preciso sólo es posible una vez que la infraestructura de la red de cable se ha definido completamente. El propósito del cálculo es determinar las pérdidas para el camino de señal en el peor de los casos (generalmente el más largo) y asegurar que el equipo seleccionado para el camino de transmisión se ajuste dentro de los límites obtenidos con un margen razonable.

El cálculo es bastante sencillo y consiste en la suma habitual de las pérdidas en decibelios de todos los componentes del camino, incluida la atenuación en el cable (dB/km x longitud en km) más tanto en los conectores como en las pérdidas en las uniones. La mayor dificultad es simplemente extraer las cifras de pérdidas necesarias de la documentación del fabricante.

Dependiendo del resultado obtenido, puede ser necesario reevaluar el equipo seleccionado para la ruta de transmisión para garantizar pérdidas aceptables. Por ejemplo, puede ser necesario pedir equipos con parámetros ópticos mejorados y, si no están disponibles, debería considerar cambiar a una ventana de transparencia con una longitud de onda más larga, donde las pérdidas son menores.

5 Pruebas y puesta en servicio del sistema

La mayoría de los instaladores de redes de fibra óptica proporcionan resultados de pruebas ópticas para la red de fibra óptica que se está poniendo en servicio. Como mínimo, deben incluir mediciones de potencia óptica de extremo a extremo para cada enlace de fibra; esto equivale a una prueba de integridad para una red de cobre convencional con multiplexores eléctricos. Estos resultados se presentan como valores de pérdida de línea en dB y se pueden comparar directamente con las especificaciones del equipo seleccionado para la ruta de transmisión. Generalmente se considera normal tener un margen de pérdida mínimo (parámetros prometidos del equipo menos el valor medido) de 3 dB para los inevitables procesos de envejecimiento que ocurren en las líneas de fibra óptica, especialmente en los transmisores.

Conclusión

Los expertos suelen opinar que las soluciones de fibra óptica son mucho más caras que las de cobre. En la parte final de mi trabajo, me gustaría resumir lo dicho anteriormente e intentar averiguar si esto es cierto o no, comparando las soluciones ópticas de 3M Volution con un sistema blindado estándar de sexta categoría, que tiene las propiedades más cercanas a la óptica multimodo

El costo estimado de un sistema típico incluía el precio de un puerto de panel de conexión de 24 puertos (por suscriptor), el suscriptor y los cables de conexión, el módulo de suscriptor, así como el costo de un cable horizontal por cada 100 metros (consulte la Tabla 1).

Tabla 1 Cálculo del costo de un puerto de abonado SCS para cobre y óptica categoría 6

Este sencillo cálculo demostró que el coste de una solución de fibra óptica es sólo un 35% más que una solución de par trenzado de categoría 6, por lo que los rumores sobre el enorme coste de la óptica son algo exagerados. Además, el costo de los principales componentes ópticos hoy en día es comparable o incluso menor que el de los sistemas blindados de sexta categoría, pero, desafortunadamente, los cables de conexión óptica y de abonado confeccionados siguen siendo varias veces más caros que sus homólogos de cobre. Sin embargo, si por alguna razón la longitud de los canales de abonado en el subsistema horizontal supera los 100 m, simplemente no existe una alternativa a la óptica.

Al mismo tiempo, el bajo valor de atenuación de la fibra óptica y su inmunidad a diversas interferencias electromagnéticas la convierten en una solución ideal para los sistemas de cable actuales y futuros.

Los sistemas de cableado estructurado, que utilizan fibra óptica tanto para el cableado troncal como para el horizontal, brindan a los consumidores una serie de beneficios importantes: un diseño más flexible, una huella de edificio más pequeña, mayor seguridad y mejor capacidad de administración.

El uso de fibra óptica en los lugares de trabajo permitirá en el futuro cambiar a nuevos protocolos de red, como Gigabit y 10 Gigabit Ethernet, con un coste mínimo. Esto es posible gracias a una serie de avances recientes en las tecnologías de fibra óptica: fibra multimodo con rendimiento óptico y ancho de banda mejorados; conectores ópticos de factor de forma pequeño que requieren menos espacio y costos de instalación; Los diodos láser de cavidad vertical plana permiten la transmisión de datos a larga distancia a bajo costo.

Una amplia gama de soluciones para la construcción de sistemas de cableado óptico garantiza una transición fluida y rentable del cobre a sistemas de cableado estructurado totalmente óptico.

Lista de literatura usada

1. Guk M. Hardware de redes locales/M. Guk - San Petersburgo: Peter Publishing House, 2000.-572 p.

Soluciones para operadores de telecomunicaciones y telecomunicaciones

Energía. Ingenieria Eléctrica. Conexión.

Cables ópticos

Rodina O.V. Líneas de comunicación de fibra óptica/O.V. Rodina - M.: Línea directa, 2009.-400c.